(57)【要約】【課題】粒径の揃った有機物粒子を安定して製造することができる造粒塔と、この造粒塔を用いた粒状ビスフェノールＡの製造方法を提供する。【解決手段】供給ライン６から送液された融液は、融点以上の温度に保たれた状態で、造粒塔１内に導入されノズル８で液滴を形成し、造粒塔１内を落下する。クーラー３によって冷却されたガスは入口ライン９から造粒塔１内に供給されて上向きに流れる。そして、ビスフェノールＡの液滴と向流接触し、熱交換しながら上昇し、塔上部の冷却ガス出口ライン７より排出される。この冷却ガスは循環ブロワー２へと導かれる。循環ブロワー２で昇圧されたガスは、ガス冷却用クーラー３で冷媒により所定の温度まで冷却された後、再度造粒塔１に導入される。多孔板１４のノズル孔１４ａの孔ピッチは、その孔径ｄに対し１０〜４０ｄである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔内にガスが上向流にて流通され、塔上部に配置されたノズルから有機物溶融液が液滴状に吐出される、有機物造粒用の造粒塔であって、
該ノズルは、孔径ｄの有機物溶融液吐出用のノズル孔が設けられた平板状の多孔板を有する造粒塔において、
該多孔板の最近接した該ノズル孔同士の中心間距離が、１０ｄ以上、４０ｄ以下の範囲にあることを特徴とする造粒塔。
【請求項２】
請求項１において、該多孔板のノズル孔径ｄが０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲にあり、該多孔板の板厚が０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする造粒塔。
【請求項３】
請求項１又は２において、該多孔板の表面が、算術平均粗さＲａとして１．０μｍ以下の平滑度を有することを特徴とする造粒塔。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該多孔板が、ドリルによって孔開けを行った後に、表面を研磨仕上げして製作されたものであることを特徴とする造粒塔。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該ノズルは、
下方に向って拡径する形状のシェルと、
該シェルの下面部分に設けられた前記多孔板と
を備え、
該多孔板の板央部分が支持部材を介して該シェルに支持されていることを特徴とする造粒塔。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該多孔板に１０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が０．５ｍｍ以上であり、かつ３０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が２０ｍｍ以下であることを特徴とする造粒塔。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該多孔板の材質がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする造粒塔。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、該ノズルが２本以上、１２本以下設けられていることを特徴とする造粒塔。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、該多孔板の上側に異物混入防止用のスクリーンが設けられていることを特徴とする造粒塔。
【請求項１０】
請求項９において、該スクリーンの目開きは０．５ｍｍ以下であることを特徴とする造粒塔。
【請求項１１】
請求項９において、該スクリーンの目開きは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする造粒塔。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれか１項において、該スクリーンの材質がステンレスであることを特徴とする造粒塔。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項において、該有機物溶融液がビスフェノールＡの溶融液であることを特徴とする造粒塔。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の造粒塔を用いることを特徴とする粒状ビスフェノールＡの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、該多孔板の孔１個あたりの処理量が３ｋｇ／ｈｒ以上、１０ｋｇ／ｈｒ以下であることを特徴とする粒状ビスフェノールＡの製造方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、該多孔板における上流側と下流側の差圧を１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下となるように調整することを特徴とする粒状ビスフェノールＡの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビスフェノールＡ等の有機物溶融液からその粒状物を製造するための造粒塔と、この造粒塔を用いた粒状ビスフェノールＡの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスフェノールＡは、光ディスク等の光学用ポリカーボネート樹脂の原料等として有用なものである。ビスフェノールＡは、通常、フェノールとアセトンとを塩酸や強酸性イオン交換樹脂等の酸性触媒の存在下に反応させることにより製造される。反応混合物は精製工程に送られ、未反応アセトン、反応副生水等の低沸点物を除去した後、これを冷却してビスフェノールＡとフェノールとの付加物結晶を析出させ、この結晶を母液と分離し、次いで減圧蒸留等の操作により脱フェノール処理し、ビスフェノールＡが得られる。このビスフェノールＡの最終製品は、プリルと呼ばれる小球状の粒子、フレーク、或いは粉末の形態で提供される。
【０００３】
ビスフェノールＡに限らず、有機物の造粒製品はその保存、輸送、及び使用に際し、取り扱いの簡便性の点から形状や粒子が揃っていることが望まれる。得られる粒子の形状の均一性の観点からは、液滴を固化させて得られたプリルが最も優れており、現在市販されているビスフェノールＡの形態の主流となっている。従って、ビスフェノールＡの製造プラントの最終工程においては、一般に、プリルを得るための噴射型冷却造粒設備としての造粒塔が設けられている。
【０００４】
この噴射型冷却造粒設備としての造粒塔にあっては、塔内にガスが上向流にて流通され、塔上部に配置されたノズルから有機物溶融液が液滴状に吐出される。
【０００５】
液滴状有機物は、この塔内を落下する間に冷却により固化して粒状となり、塔下部から取り出される。
【０００６】
ビスフェノールＡの造粒技術に関しては、下記の特許文献１〜１２がある。
【０００７】
下記特許文献１の第４欄及び特許文献３の実施例には、ノズル孔径０．８ｍｍのノズルプレート（多孔板）を備えたビスフェノールＡ造粒塔が記載されている。特許文献４では、ノズル孔径は０．７ｍｍとされている。
【０００８】
特許文献５，６には、テーパ形シェルと多孔板とからなるノズルが記載されている。
【０００９】
特許文献１１の図４には、半球状の多孔板が示されている。
【特許文献１】特公昭４７−８０６０号公報
【特許文献２】特開昭４９−２５２６０号公報
【特許文献３】特開平６−１０７５８０号公報
【特許文献４】特開平６−１０７５８１号公報
【特許文献５】特開平８−１９２０３９号公報
【特許文献６】特開平６−１３４２７６号公報
【特許文献７】特開平６−１３４２７７号公報
【特許文献８】特開平６−１３４２７８号公報
【特許文献９】特公平８−４７３７号公報
【特許文献１０】特表２００２−５３６１５４号公報
【特許文献１１】特表２００２−５３４４０２号公報
【特許文献１２】特表平２−５０１９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ビスフェノールＡ等の有機物溶融液を吐出させるノズルの孔（ノズル孔）の孔径と配置が適切でないと、安定した造粒操作に支障が生じる。
【００１１】
例えば、孔同士が近接し過ぎていると、孔から吐出した有機物溶融液の粒同士が会合して異形粒子となる。また、孔同士が過度に離隔していると、相対的に多孔板として大きなものが必要となり、従って、プリル塔本体やノズルも大型の設備となり、経済的でない。孔径が小さ過ぎると、得られるプリルが細かくなり過ぎ、孔径が大き過ぎると、液滴が落下する間に十分に固化しないようになる。
【００１２】
なお、上記特表２００２−５３３４４０２号公報には、半球状に凸曲したノズルプレートが開示されているが、かかるノズルプレートは、孔軸心方向が設計値通りとなるように穿孔することが難しい。
【００１３】
本発明は、粒径の揃った有機物粒子を安定して製造することができる造粒塔と、この造粒塔を用いた粒状ビスフェノールＡの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の造粒塔は、塔内にガスが上向流にて流通され、塔上部に配置されたノズルから有機物溶融液が液滴状に吐出される、有機物造粒用の造粒塔であって、該ノズルは、孔径ｄの有機物溶融液吐出用のノズル孔が設けられた平板状の多孔板を有する造粒塔において、該多孔板の最近接した該ノズル孔同士の中心間距離が、１０ｄ以上、４０ｄ以下の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１５】
この多孔板のノズル孔径ｄは、０．４ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲にあり、該多孔板の板厚は０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００１６】
この多孔板の表面は、算術平均粗さＲａとして１．０μｍ以下の平滑度を有することが好ましい。
【００１７】
この多孔板はドリルによって孔開けを行った後に、表面を研磨仕上げして製作されたものであることが好ましい。
【００１８】
このノズルは、下方に向って拡径する形状のシェルと、該シェルの下面部分に設けられた前記多孔板とを備え、該多孔板の板央部分が支持部材を介して該シェルに支持されていることが好ましい。
【００１９】
この多孔板は、１０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が０．５ｍｍ以上であり、かつ３０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
この多孔板の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましい。
【００２１】
本発明の造粒塔では、好ましくは、該ノズルが２本以上、１２本以下設けられる。
【００２２】
本発明の造粒塔では、多孔板のノズル孔が異物で閉塞することを防止するために、多孔板の上側に異物混入防止用のスクリーンを設けてもよい。このスクリーンの目開きは０．５ｍｍ以下、特に０．０５〜０．５ｍｍ程度が好適である。スクリーンはステンレス製であることが好ましい。
【００２３】
本発明の粒状ビスフェノールＡの製造方法は、かかる本発明の造粒塔を用いることを特徴とするものである。
【００２４】
この方法においては、多孔板の孔１個あたりの処理量を３ｋｇ／ｈｒ以上、１０ｋｇ／ｈｒ以下とすることが好ましい。また、多孔板における上流側と下流側の差圧を１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の造粒塔にあっては、最近接したノズル孔同士の中心間距離（以下、孔ピッチということがある。）を孔径の１０倍以上、４０倍以下とすることで、非球形の粒子を生成したり、造粒塔の製品排出口の閉塞を引き起こすことなく長期にわたって安定して造粒操作を行うことができる。
【００２６】
従って、本発明の粒状ビスフェノールＡの製造方法によると、粒状ビスフェノールＡを安定して製造することができる。
【００２７】
ノズル孔径を０．４〜１ｍｍとし、多孔板の板厚を０．５〜２ｍｍの範囲とすることにより、粒径が適切であり、且つ十分に固化した粒子を安定して製造することができる。
【００２８】
多孔板の表面をＲａ１．０μｍ以下に平滑にすることにより、形状の良好な液滴が安定して形成される。
【００２９】
多孔板として、ドリルで孔開けを行い、その上で表面を研磨仕上げしたものを用いると、円滑に均一な液滴が形成されるようになる。
【００３０】
多孔板は、運転中においても平坦なままであってもよいが、運転中に若干、（即ち、多孔板に１０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が０．５ｍｍ以上であり、かつ３０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が２０ｍｍ以下となるように）撓むものであってもよい。このように多孔板が下方に若干凸曲ないし膨出するように撓むと、各ノズル孔から有機物が若干放射状に吐出される。これにより、各ノズル孔から吐出された有機物が、多孔板から遠ざかるにつれて相互に離隔するようになり、有機物同士の会合が防止され、粒径の揃った固化粒子が製造されるようになる。
【００３１】
ノズルの構造を、下方に向って拡径する形状のシェルと、該シェルの下面部分に設けられた前記多孔板とを備え、該多孔板の板央部分が支持部材を介して該シェルに支持されている構造とすることにより、この多孔板の撓み量が過大となることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、ビスフェノールＡの場合を例にとり、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、冷却造粒設備全体について図１を参照して説明する。
【００３３】
図１において、１は造粒塔、２は冷却ガス循環ブロワー、３はガス冷却用クーラー、４はクーラー冷媒流量制御弁、５は冷却ガス流量制御弁、６は融液供給ライン、７は冷却ガス出口ライン、８は造粒ノズル、９は冷却ガス入口ライン、１０が製品排出ライン、１１はバグフィルターである。
【００３４】
供給ライン６から送液された融液は、融点以上の温度に保たれた状態で、造粒塔１内に導入されノズル８で液滴を形成し、造粒塔１内を落下する。一方、クーラー３によって冷却されたガスは入口ライン９から造粒塔１内に供給されて上向きに流れる。そして、ビスフェノールＡの液滴と向流接触し、熱交換しながら上昇し、塔上部の冷却ガス出口ライン７より排出される。この冷却ガスは、バグフィルター１１を経て循環ブロワー２へと導かれる。循環ブロワー２で昇圧されたガスは、冷却ガス流量制御弁５を経てガス冷却用クーラー３で冷媒により所定の温度まで冷却された後、再度造粒塔１に導入される。
【００３５】
次に、ノズル８の詳細について図２により説明する。
【００３６】
図２において、１３は融液供給パイプ、１４は多孔板、１５は下方に向って拡径するテーパ形状のシェル、１７はゲート弁、２０は支持体、２１はスリーブ、２２は多孔板支持金具である。
【００３７】
融液供給パイプ１３から造粒されるべき高温の融液が造粒ノズル８に供給される。造粒ノズル８より多孔板１４を経由して造粒塔１内へ液滴を滴下させる。多孔板１４はその周縁部がシェル１５に対しボルト１６及びナットで固定されている。
【００３８】
ゲート弁１７は運転中開いた状態となっているが、造粒塔１の運転を停止した後、造粒ノズル８内に滞留した融液を素早く窒素などの不活性ガスで追い出し、その後、次の運転開始まで閉めておく。
【００３９】
パイプ１３、シェル１５、支持体２０及びスリーブ２１には、空隙１３ａ，１５ａ，２０ａ，２１ａが設けられ、蒸気やその他の熱媒を通じて加温し、融液が凝固するのを防止するよう構成されている。
【００４０】
図３は支持金具２２の平面図である。この支持金具２２は放射方向に延在した梁状部材であり、先端がシェル１５に固着されている。支持金具２２の中央部がボルト２２ａを介して多孔板１４の板央部を吊支している。これにより、多孔板１４の撓みが抑制される。
【００４１】
この撓み量は、多孔板に１０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が０．５ｍｍ以上であり、かつ３０ｋＰａの圧力を加えたときの最大撓み量が２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
図４の通り、多孔板１４の中心には、このボルト２２ａの挿通孔１４ｂが設けられている。多孔板１４の周縁部には、前記ボルト１６の挿通孔１４ｃが設けられている。
【００４３】
多孔板１４には多数の円形のノズル孔１４ａが開けられている。ノズル孔１４ａの直径ｄは、０．４〜１．０ｍｍ特に０．５〜０．８ｍｍがビスフェノールＡの造粒には好適である。
【００４４】
ノズル孔１４ａの形は特に限定されないが、加工上は、円形孔が望ましい。円形孔の場合、その加工手法はドリル、放電加工、打ち抜き等の方法があるが、ドリルを用いて機械的に穿孔を行う加工が好適である。孔開け後、多孔板の表面部に突起物が残らないように、好ましくは表面粗さＲａが１．０μｍ以下となるように表面の研磨を行う。なお、ＲａはＪＩＳ  Ｂ  ６６０１の規定に従って測定すればよい。多孔板１４のノズル孔１４ａの孔軸心方向は、平板状多孔板１４の板面と垂直であることが好ましい。多孔板１４は、ステンレス鋼特にオーステナイト系ステンレス鋼製であることが望ましい。
【００４５】
孔の加工が不十分で、縁辺部に傷などの不均一な箇所があると、液滴の形成が円滑に行われず、得られるプリルの粒径にバラツキが生じやすくなる。また、この孔径が不均一な場合も粒径分布が広くなってしまう。
【００４６】
最も近接したノズル孔１４ａ同士の中心間距離は、孔径をｄとした場合、１０ｄ〜４０ｄの範囲内が良い。図４では孔１４ａの配列は三角配列であるが、四角配列、千鳥配列などでもかまわない。孔１４ａ同士の距離が短すぎると、孔１４ａから噴出されまだ固化しないままの液滴が合一し、非球形の固形物ができるか、あるいは固化しないまま造粒塔１の下部まで落下し、造粒塔１の製品排出口１０を閉塞させてしまうようなトラブルを発生させるおそれがある。一方、孔１４ａ同士の距離が大きすぎると、多孔板１４に穿たれる孔１４ａの総計が少なくなり、生産能力が低下し、また同じ生産能力を得るためには大型の設備が必要となる。
【００４７】
ノズル孔１４ａ同士の間隔は多孔板１４の全体に亘って同一であっても構わないし、例えば多孔板１４の中心近傍と周縁部で中心間距離を段階的に変えても良い。
【００４８】
多孔板の厚みは０．５〜２．０ｍｍが良く、特に０．７〜１．２ｍｍが好適である。ノズル８にセットされた状態で造粒を行う時に、多孔板１４前後の差圧により多孔板１４が撓む。差圧と撓み、多孔板厚みの間には材料力学的な関係式があり、これらの関係は計算で求められるが、多孔板が前記範囲で撓んだ状態で造粒を行うのが良い。運転状態の多孔板前後の差圧及び直径、厚みなどから撓みを計算し、最大撓みが前記好適範囲となるように板厚を決定する。なお、この差圧は１０〜３０ｋＰａであることが好ましい。
【００４９】
図４の通り、中心の多孔板固定用ボルト挿通孔１４ｂの近傍と周縁近傍にはノズル孔１４ａが開けられていない。これは、多孔板の撓みにより滴下液滴同士の合一、及び液滴の壁面への付着防止を考慮したものであり、多孔板板厚と運転時の多孔板の差圧に応じて周辺部の無孔部の面積を調整する必要がある。
【００５０】
ノズル孔１つあたりの負荷についても最適な値があり、流体処理量が、毎時３〜１０ｋｇ、より好適には毎時６〜８ｋｇの溶融液負荷で運転する事が望ましい。
【００５１】
図示はしないが、多孔板１４のノズル孔１４ａが異物で閉塞することを防止するために、多孔板の上側に異物混入防止用のスクリーンを設けてもよい。このスクリーンの目開きは０．５ｍｍ以下、特に０．０５〜０．５ｍｍ程度が好適である。スクリーンはステンレス製であることが好ましい。このスクリーンは例えば支持金具２２に溶接等により取り付けるのが好ましい。
【実施例】
【００５２】
次に本発明の具体的態様を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。
【００５３】
なお、プリルの平均粒径の測定はＪＩＳ  Ｚ  ８８１５の方法に従って、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１のふるいを用い、粒子径と積算ふるい下のグラフからふるい下の量が５０重量％に相当する粒子径を読み取ることにより行った。
【００５４】
［実施例１］
図示の構成の造粒塔において、直径３９０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、ノズル孔径０．６５ｍｍφ、ノズル孔数２９４、孔ピッチ１６ｍｍの三角配列のＳＵＳ３０４（オーステナイトステンレス鋼）製多孔板を有するノズル６本を用いてビスフェノールＡの造粒を実施した。なお、多孔板はバフ研磨により表面粗さ（Ｒａ）０．１μｍ以下とした。表面粗さはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に従って触針計（装置名Ｔａｙｌｏｒ  Ｈｏｂｓｏｎ  Ｆｏｒｍ  Ｔａｌｙｓｕｒｆ  Ｓｅｒｉｅｓ２）を用い測定した。プラントは１年間安定に稼働した。塔内圧は２．５ｋＰａ・Ｇ、多孔板差圧は２０ｋＰａ、ノズル孔１個当りの処理量は５．２ｋｇ／ｈｒとした。多孔板の撓みは２．７ｍｍであった。得られたビスフェノールＡプリルの平均粒径は１．３ｍｍであった。
【００５５】
［実施例２］
実施例１において厚み１．０ｍｍ、ノズル孔径０．７４ｍｍφ、孔ピッチ１６ｍｍの三角配列の多孔板を用いてビスフェノールＡの造粒を実施した。ノズル孔１個当りの処理量は７．４ｋｇ／ｈｒとした。多孔板差圧は２３ｋＰａ、多孔板の撓みは１．６ｍｍであった。得られたビスフェノールＡプリルの平均粒径は１．５ｍｍであった。その他は実施例１と同一である。プラントは１年間安定に稼働した。
【００５６】
［実施例３］
実施例１において厚み１．０ｍｍ、ノズル孔径０．７２ｍｍφ、ノズル孔数３４２、孔ピッチ１５ｍｍの三角配列の多孔板を用いてビスフェノールＡの造粒を実施した。ノズル孔１個当りの処理量は６．４ｋｇ／ｈｒとした。多孔板差圧は２３ｋＰａ、多孔板の撓みは１．３ｍｍであった。得られたビスフェノールＡプリルの平均粒径は１．４ｍｍであった。その他は実施例１と同一である。プラントは１年間安定に稼働した。
【００５７】
［実験１］
厚み１ｍｍのＳＵＳ製円板に０．６５ｍｍφの孔を複数個ドリルで穿孔して多孔板とし、この多孔板を備えたノズルを複数個製作した。各ノズルについて５０ｗｔ％グリセリン水溶液を溶媒として用いて滴下テストを実施した。噴き出し部を観察し写真撮影を行った。孔から噴き出す液が鉛直方向にきれいに揃っているノズルの多孔板の表面を顕微鏡で観察したところ、孔は真円であり、孔周辺部に余分な削り屑などの障害物は見あたらなかった。一方、噴き出す液が斜行するノズルの多孔板を顕微鏡で観察したところ、孔周辺部に削り屑がついたままであった。
【００５８】
［実験２］
厚み１ｍｍのＳＵＳ製円板を用いてレーザー加工で穿孔する以外は実験１と同じ方法で製作した多孔板を有する複数のノズルについて実験１と同様の実験を行った。噴き出し部を観察したところ、噴き出す液が斜行するノズルばかりであった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】造粒設備のプロセス構成図である。
【図２】ノズル付近の縦断面図である。
【図３】支持金具の平面図である。
【図４】多孔板の平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  造粒塔
２  ブロワー
３  クーラー
４  クーラー冷媒流量制御弁
５  冷却ガス流量制御弁
６  融液供給ライン
７  冷却ガス出口ライン
８  造粒ノズル
９  冷却ガス入口ライン
１０  製品排出口
１１  バグフィルター
１３  融液供給パイプ
１４  多孔板
１５  シェル
１６  多孔板固定用ボルト／ナット
１７  ゲート弁
２０  支持体
２１  スリーブ
２２  支持金具
【図１】
2005095796.tif 000003
【図２】
2005095796.tif 000004
【図３】
2005095796.tif 000005
【図４】
2005095796.tif 000006